磁场调整支持装置、磁场调整支持方法、mri装置以及磁铁装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种需要进行精密的磁场分布调整的磁铁装置的磁场调整支持装置及磁场调整支持方法、以及内置了该磁场调整支持装置的核磁共振断层拍摄装置(以下称为 MRI (Magnetic Resonance Imaging)装置)、以及磁铁装置。
【背景技术】
[0002]对于MRI装置的磁铁(magnet)，大多使用超导磁铁，但也有使用永磁铁、常导磁铁的情况。在该MRI装置中使用的磁铁产生的静磁场被要求的精度是磁场强度的百万分之一左右的变动会成为问题的精度。
[0003]在MRI装置中使用的磁场大致区分有以下3种。
[0004](1)在时间上、空间上都恒定的磁场，通常具有从0.1到数特斯拉以上的强度，进行拍摄的空间(通常直径为30?40cm的球或椭圆体的空间)内的变动量是数ppm左右这样的磁场。
[0005](2)按照1秒左右以下的时间常数变化，空间上倾斜的磁场。
[0006](3)与核磁共振对应的频率(数MHz以上)的高频的电磁波所产生的磁场。
[0007]其中，在(1)的磁场中，要求在时间上恒定，并且在空间上在进行人体的断层拍摄的区域的空间中要求极高精度的均匀性。高精度例如是指在40cm直径的拍摄空间FOV (Field of View)中，要求± 1.5ppm这样的百万分之一等级的精度。通过在制造/励磁磁铁后，高精度地调整其磁场分布，来实现这样要求极高精度的均匀性的磁场分布。一般，因制造误差导致的误差磁场与均匀磁场被要求的允许误差磁场相比大1000倍以上。这意味着在制造磁铁后进行磁铁安装时的磁场调整(shiming)中，必须将误差磁场从数百ppm降低到数ppm。因此，在磁场调整中，要求极高的磁场调整技术。
[0008]以前，在这样的磁场调整中，使用了铁片等被动地磁化的磁性体片、永磁铁片、电流环等具有磁矩的物品(以下为了简化，在本说明书中总称为磁矩)。S卩，在磁场调整中，将这些磁矩配置在磁场使用区域的周围，通过调整磁矩的大小、配置位置等，来实现对于磁场使用区域要求的磁场分布。此外，在MRI装置中，磁场使用区域是指用于诊断的拍摄空间F0V，在磁场调整中，在该磁场使用区域中调整为均匀的磁场分布。
[0009]—般，配置用于磁场调整的磁矩，从而抵消检测出的误差磁场分布Ber。在此，误差磁场分布Ber是一矢量，该矢量在兀素中具有各磁场测量位置的测量磁场和目标磁场分布之间的差分量。这时，磁场测量位置达到数百处，另外磁矩的配置位置达到数百处到数万处或更多。因此，用于磁场调整的磁矩的配置的计算为大规模的计算。
[0010]例如，在专利文献1中，作为配置磁矩的计算方法，表示了使用截断奇异值分解法(以下，称为 TSVD (Truncated Singular Value Decomposit1n)法)的方法。
[0011]根据TSVD法，可以考虑将通过为了调整磁场而配置的磁矩Μ在被测量磁场区域中产生的磁场分布Bcom表不为
[0012]Bcom = A.Μ (1)
[0013]决定为了调整磁场而配置的磁矩Μ，以使磁场分布Bcom与误差磁场分布Ber大致一致。
[0014]此外，以下在本说明书中，将为了调整磁场而配置的磁矩简称为调整磁矩。
[0015]在此，调整磁矩Μ是一矢量，该矢量在元素中具有各配置位置的磁矩的大小，该元素的个数达到数百至数千或更多。另外，磁场分布Bcom是一矢量，该矢量在元素中具有通过调整磁矩Μ而在各磁场测量点生成的磁场强度。另外，响应矩阵Α是表示作为调整磁矩Μ配置在各位置的磁矩的大小与其生成的各磁场测量点的磁场强度之间的关系的矩阵，具有(磁场测量点数量)X (磁矩配置位置数量)的元素。
[0016]并且，根据专利文献1，为了求出成为下式
[0017]- Ber ^ A.Μ (2)
[0018]的调整磁矩Μ，作为下式
[0019]Μ = — Α*.Ber (3)
[0020]通过截断奇异值分解法(以下，称为TSVD (Truncated Singular ValueDecomposit1n)法)来求出广义逆矩阵A*，将调整磁矩M设为以下的公式来求出。
[0021]Μ = Σ ( - V j.C/ λ j) (4)
[0022]在此，针对通过奇异值分解(SVD:Singular Value Decomposit1n)求出的固有模式，进行公式(4)中的求和(Σ)的计算。固有模式表示调整磁矩Μ的基V]和磁场分布Bcom的基uj之间的关系，各固有模式具有表示单位磁矩(范数为1)的每个配置的磁场强度的奇异值λ ,。另外，固有模式的强度(^具有与磁场的强度相同的单位，作为固有磁场分布和误差磁场分布Ber的内积来求出。
[0023]并且，在公式(4)的求和(Σ计算)中，使用固有模式的强度CjP固有模式的次数，来作为对成为该求和的对象的固有模式进行选择的基准值。此外，固有模式的次数是指在按照从大到小的顺序排列了各固有模式的奇异值λ ,时，表示其顺序的数。
[0024]S卩，作为在公式(4)的求和(Σ计算)中使用的固有模式，选择固有模式的强度^比最终允许的误差磁场足够小，并且固有模式的次数为某上限值以下的固有模式。这时，磁场调整的操作者通过适当地比较固有模式的强度C#p所允许的磁场误差的强度，来决定在公式(4)的求和(Σ)中使用的固有模式、即成为调整磁矩Μ的计算对象的固有模式的次数的上限值(以下称为固有模式求和时的次数的上限值)。
[0025]图6 (a)、(b)是专利文献1所示的在对用于求出调整磁矩的配置的求和中使用的固有模式进行选择时，在显示装置上显示的图表的例子，图6(a)是磁场调整前的图表，图6(b)是磁场调整后的图表。在此，图表的纵轴是固有模式强度的对数值，横轴是固有模式的次数。另外，图表中的一个X标记16表示一个固有模式，用圆圈围住的X标记15表示在公式(4)的求和中使用的固有模式。另外，图中所示的横线3是表示在求和中使用的固有模式的强度C,的下限值的线，这以上的固有模式成为求和的候选。另外，纵线2表示在求和中使用的固有模式求和时的次数的上限值(换言之，为奇异值入^的下限值)。
[0026]因此，如果针对通过横线3 (固有模式强度(^的下限值)和纵线2 (奇异值λ郝下限值)选择出的固有模式(用圆圈围住的X标记15所示的固有模式)，计算公式(4)，求出调整磁矩Μ，则根据公式(1)，能够计算通过调整磁矩Μ修正的磁场Bcom。
[0027]另外，以往根据以下公式推定修正后还剩余的剩余磁场分布Bres，
[0028]Bres = Ber — Bcom (5)
[0029]根据剩余磁场分布Bres的变动量的大小，确认了通过横线3和纵线2的2条线选择的固有模式的妥当性，即确认了公式(4)的求和条件的妥当性。
[0030]因此，在图6(a)中，作为表不剩余磁场分布Bres的变动量的大小的指标，在图表的上部表示了将剩余磁场分布Bres的元素的最大值与最小值之间的差(以下称为PP(Peakto Peak峰峰)值)除以测量磁场区域中的平均磁场强度或目标磁场强度等而求出的值的ppm值(百万分之的值)，作为达到均匀度17。
[0031]因此，调整磁场的操作者在该显示的达到均匀度17比预先决定的目标精度大的情况下，增大固有模式求和时的次数的上限值，并增加在公式(4)的求和中使用的固有模式，由此再度调整调整磁矩Μ来谋求提高达到均匀度17。
[0032]换言之，这样的磁场调整方法也可以称为使用图6的图表设定适当的目标磁场强度、纵线2、横线3等的作业。因此，该磁场调整作业有点不得不反复尝试，但通过重复进行该调整作业，能够如图6(b)那样调整(匀场)为确实良好的磁场分布。此外，图6(a)所示的达到均匀度17是磁场调整前的预测值，图6(b)所示的达到均匀度17a是从磁场调整后的测量磁场得到的值。
[0033]现有技术文献
[0034]专利文献
[0035]专利文献1:日本专利4902787号公报
【发明内容】
[0036]发明要解决的问题
[0037]本发明的课题在于，在基于现有的专利文献1的磁场调整方法中，对一部分的作业要反复尝试这一点进行改善。因此，当分析现有的磁场调整的作业